ミトコンドリア機能障害に起因する先天性大脳白質形成不全症の新規病態解明

阐明线粒体功能障碍引起的先天性脑白质增生的新病理生理学

• 批准号: 22K07879
• 负责人: 鈴木 禎史
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Center of Neurology and Psychiatry
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K07879/
• 关键词: 神経変性疾患; 髄鞘形成不全; 病態解析

本研究の目的は、PLP1遺伝子重複によって起こる先天性大脳白質形成不全症の代表的な疾患であるPelizaeus-Merzbacher病（PMD）の新規病態解明を行うことである。 PMD患者（６名）から樹立した疾患特異的iPS細胞を用いて、病態モデルの構築、オリゴデンドロサイト（OLs）分化過程で起こる細胞病態解析を行った。これまでの解析結果によって、OPCsの段階で引き起こされるミトコンドリア障害が髄鞘形成不全に寄与すると考え、ミトコンドリア障害に関連した解析を行った。MitoSoxプローブを用いてミトコンドリアROSの定量を行った。健常人-OPCと比較して、PMD-OPCでミトコンドリアROSの量が高いことがわかった。この上昇が細胞内ROSの上昇を引き起こしていると考える。コレステロールの評価を行うために、Filipinを用いて細胞内局在の解析を行った。成熟PMD-OPCsにおいて、一部のOPCsでコレステロールの局所的蓄積がみられた。この結果から、コレステロールの膜輸送に異常が起きている可能性がある。脂質輸送が抑制されることで髄鞘化に異常が起こることが考えられる。メタボローム解析に用いるサンプル作製とフリーズストックの準備を行った。これまで得られた平面培養条件下での結果が人工的な結果でないことを説明するために、オルガノイド形成を行い、ROSやミトコンドリア機能について解析を行った。オルガノイドでも同様に、PMD-OPCsにおいてROSが高蓄積していることが明らかとなった。さらに、OLsへの分化誘導についても確認した。PMD株においてMBP陽性細胞の分化を確認したが、健常人と比較して、誘導数と形態について異常があることがわかってきた。さらに分化誘導を進め、髄鞘化について検証し、髄鞘化不全の正確な病態像を捉えていく。

本研究的目的是阐明 Pelizaeus-Merzbacher 病 (PMD) 的新病理学，PMD 是一种由 PLP1 基因重复引起的典型先天性脑白质发育不良。利用从 PMD 患者（6 名患者）建立的疾病特异性 iPS 细胞，我们构建了病理模型并分析了少突胶质细胞 (OL) 分化过程中发生的细胞病理。根据之前的分析结果，我们认为OPCs阶段引起的线粒体疾病会导致髓鞘形成障碍，并进行了与线粒体疾病相关的分析。使用 MitoSox 探针对线粒体 ROS 进行定量。我们发现，与健康对照 OPC 相比，PMD-OPC 中线粒体 ROS 的量更高。我们相信这种增加会导致细胞内活性氧的增加。为了评估胆固醇，我们使用 Filipin 分析了细胞内定位。在一些成熟的 PMD-OPC 中观察到胆固醇的局部积累。这些结果表明胆固醇的膜转运可能存在异常。据认为，髓鞘形成异常是由于脂质运输受到抑制而发生的。我们准备了样品并冷冻库存用于代谢组分析。为了解释在平坦培养条件下获得的结果不是人为的结果，我们形成了类器官并分析了ROS和线粒体功能。同样，在类器官中，PMD-OPC 中 ROS 高度积累。此外，还证实了向OL的分化诱导。尽管在PMD菌株中证实了MBP阳性细胞的分化，但发现与健康个体相比，诱导的细胞数量和形态存在异常。我们将进一步诱导分化，验证髓鞘形成，获得准确的髓鞘形成缺陷的病理图。

项目成果

疾患特異的iPS細胞を用いたペリツェウス・メルツバッハ病病態モデル構築 と表現系解析

使用疾病特异性 iPS 细胞构建 Perizeus-Merzbach 病病理模型并进行表型分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Sadafumi Suzuki; Heng Li; Yu
• 通讯作者: Yu